Outstanding problems in the statistical physics of active matter

Benoît Mahault 1
1 SPHYNX - Systèmes Physiques Hors-équilibre, hYdrodynamique, éNergie et compleXes
SPEC - UMR3680 - Service de physique de l'état condensé, IRAMIS - Institut Rayonnement Matière de Saclay
Résumé : La matière active, désignant les systèmes hors d’équilibre composés de particules étant capable d’utiliser l’énergie présente dans leur environnement afin de se déplacer de façon systématique, a suscité beaucoup d’attention auprès des communautés de mécanique statistique et matière molle ces dernières décennies. Les systèmes actifs couvrent en effet un large panel d’exemples allant de la biologie aux granulaires. Cette thèse se concentre sur l’étude de modèles minimaux de matière active sèche (ceux pour lesquels le fluide dans lequel les particles sont immergées est négligé), tel que le modèle de Vicsek qui considère des particules ponctuelles se déplaçant à vitesse constante tout en alignant leur direction de mouvement avec celles de leurs voisins localement en présence de bruit, et définit une classe d’universalité hors équilibre pour la transition vers le mouvement collectif. Quatre problèmes en suspens ont été abordés : La définition d’une classe d’universalité en matière active sèche qui décrit des systèmes de particles présentant un alignement polaire et un mouvement apolaire. Cette nouvelle classe exhibe une transition continue vers un quasi-ordre polaire doté d’exposants variant continument, et donc analogue au modèle XY à l’équilibre, mais n’appartenant pas à la classe d’universalité Kosterlitz-Thouless. Ensuite, l’étude de la validité des théories cinétiques décrivant les modèles de type Vicsek, qui sont confrontées aux résultats obtenus aux niveaux microscopique et hydrodynamique. Puis une évaluation quantitative de la théorie de Toner et Tu, permettant de mesurer les exposants caractérisant les fluctuations dans la phase ordonnée du modèle de Vicsek, à partir de simulations numériques à grande échelle du modèle microscopique. Enfin, la création d’un formalisme pour la dérivation d’équations hydrodynamiques à partir de modèles de matière active sèche à trois dimensions, ainsi que leur étude au niveau linéaire.
Type de document :
Thèse
Soft Condensed Matter [cond-mat.soft]. Université Paris-Saclay, 2018. English. 〈NNT : 2018SACLS250〉
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Soumis le : lundi 24 septembre 2018 - 16:49:20
Dernière modification le : mercredi 23 janvier 2019 - 14:39:28
Document(s) archivé(s) le : mardi 25 décembre 2018 - 17:12:11

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Benoît Mahault. Outstanding problems in the statistical physics of active matter. Soft Condensed Matter [cond-mat.soft]. Université Paris-Saclay, 2018. English. 〈NNT : 2018SACLS250〉. 〈tel-01880315〉

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